外高桥三期工程1000MW超超临界机组调试期的节能减排与技术精.docx

1、外高桥三期工程1000MW超超临界机组调试期的节能减排与技术精第36卷第6期2008年6 月Vol.36No.6 Jun.2008特约专稿外高桥三期工程1000MW超超临界机组调试期的节能减排与技术创新冯伟忠(上海外高桥第三发电有限责任公司,上海200137摘要:在外高桥三期工程2台1000MW超超临界汽轮发电机组调试阶段,高标准、严要求,以又好又快地完成调试项目及节能减排为目标,以技术创新为抓手,以完全不同于传统的启动方式,成功实现多项世界上首创的运行技术,如:不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及热态水冲洗技术;大型汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术;直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术;直流

2、锅炉低给水流量疏水启动技术以及带旁路启动高动量清洗技术等,大大提高了机组的启动和运行安全性,简化了系统和控制策略,并使启动用油及用电呈数量级下降。并通过合理安排辅机调试和启动方式,改革冲管和带旁路清洗工艺等,在全面提高调试质量的同时取得了巨大的节能减排效益。关键词:超超临界;调试;节能;启动作者简介:冯伟忠(19542,男,教授级高级工程师,总经理,研究方向为超超临界发电技术。中图分类号:TK29;T M621文献标识码:A文章编号:100129529(20080620001205Techn i ca l i n nova ti on of energy2s av i n g and e m

3、issi on2reduc i n g dur i n g debugg i n g of1000MW ultra2supercr iti ca l un its of W a i gaoq i a o III2st age eng i n eer i n g projectFEN G W ei2zhong(ShanghaiW aigaoqiao No.3Power Generati on Co.,L td.,Shanghai200137,ChinaAbstract:The debugging of the21000MW ultra2supercritical turbo2generat or

4、 units ofW aigaoqiao III2stage engineer2 ing p r oject is characterized by high and strict require ments.W ith the target of fulfilling the debugging task quickly and perfectly as well as achieving energy2saving and e m issi on2reducing,several world2first technol ogies were realized based on techni

5、cal innovati on,such as the technol ogy of static2p ressure boiler water filling without starting up the feed2water pu mp and the hot2state water flushing technol ogy,the l o w2s peed starting2up and whole2p r ocess s peed2g overning opera2 ti on technol ogy for large turbine driven feed2water pu mp

6、 s,the stea m heating starting2up and stable co mbusti on technol o2 gy f or once2thr ough boilers,the l o w feed2water fl o w drain starting2up technol ogy for once2thr ough boilers,and the tech2 nol ogy of high mo mentu m cleaning with by2pass starting2up.These innovative technol ogies make the un

7、its starting2up and operati on more secure,si m p lify the syste m and contr ol strategies,and reduce oil consu mp ti on for starting2up in ter m s of ex ponential order.I n additi on,thr ough rati onal arrange ment of the debugging and starting2up modes for auxilia2 ry machinery and op ti m izati o

8、n of the p i pe bl o wing technique and the cleaning technique with by2pass,great energy2sav2 ing and e m issi on2reducing benefits are achieved while i m p r oving the debugging quality all2r oundedly.Key words:ultra2supercritical;debugging;energy2saving;starting2up近年来,随着全球变暖趋势的加剧,节能减排已经成为国际社会的共识。外

9、高桥三期工程,建设2台1000MW超超临界汽轮发电机组。自项目的策划和方案论证,至机组完成试运行并投产,始终以节能减排为主线。项目伊始,投资方就明确地将工程建设目标确定为“国内领先,国际先进”。因此,对系统进行引进技术基础上的全面优化和技术创新便成了这项工程最主要的抓手。而机组的调试阶段是实现这一系列的优化和技术创新的最主要的过程。1外高桥三期工程的总体调试思路1.1对调试阶段的认识和定位根据国内规范,在完成基本的调试项目,并通2(总620 2008,36(6过168h满负荷试运行后就可以投产。由于规定从锅炉点火冲管至完成168h应小于90d,对于大机组而言,要使机组调试到完全满足设计要求是困

10、难的。因此,在机组投产后仍有半年的试生产期,在此期间,还可以进一步做一些试验及深入的细调工作。在外高桥二期引进2900MW超临界机组的建设期间,基于外方的坚持,合同的带负荷调试期为5个月(机组并网发电至168h试运行结束,远远长于国内规范。但是,机组投产后并不安排试生产期,直接进入商业运行。二期工程实际执行的结果是两台机组的带负荷调试均为4个月。由于调试期相对充裕,调试标准高,工作细致且充分,机组投产后的自动化水平,可靠性和经济性等各项指标均名列国内前茅。虽然调试期的电价远低于商业运行,但机组投产后上佳的表现使企业获得了丰厚的收益,与之相比,延长调试期所减少的发电收入可以忽略不计。实践证明,这

11、样的调试安排更符合“科学发展”的理念。因此,虽然三期工程为国产项目,但对于调试期的安排,各投资方一致赞同参照二期。此外,相当部分的设计优化和技术创新也需要安排充分的时间,通过调试阶段进行试验、实践和完善,从而使机组的综合性能更上一层楼。1.2有关调试启动程序和标准外高桥二期和三期工程的主设备均采用了德国技术,从二期的调试实践来看,在许多方面德国的标准远高于国内。例如,按中、美、日等国的技术规范,在新机组的调试阶段,允许蒸汽品质可远低于正常运行标准,通过不同负荷阶段的“洗硅”等调试步骤,不断改善汽水品质以逐步达到生产标准。在此过程中,不可避免地造成大量低品质的蒸汽进入汽轮机,这必然会对汽轮机的通

12、流部分产生一定的伤害。而德国的超超(超临界机组,即使在调试阶段,也必须执行正常运行的蒸汽品质标准。因此,在汽轮机启动前,要经过一个锅炉带旁路并以不低于规定的热负荷运行(清洗的过程,经过23个星期的时间,直至主、再热汽汽及凝结水质等完全符合标准后才能冲转汽轮机,以确保汽轮机叶片不受侵害。当然,这一期间的燃油、燃煤及厂用电等消耗惊人,且不产生任何发电效益。但考虑到汽轮机的叶片一旦受损是不可逆的,因此从长远的经济性着眼,这样的启动程序是有益的,外高桥二期工程的实践1也充分证明了这一点。因此,外高桥三期工程的调试,将毫无疑问地参考这一经验。1.3调试期的节能与创新的意义根据以上论述,安排较为充裕的调试

13、期,执行先进合理的调试启动程序,高标准、严要求,符合社会和企业长远的利益。但对调试的要求越高,调试期内的燃料和电力等资源的消耗和排放量越大,对于2台百万级机组的项目,仅不产生电力的调试用燃料费的开支就要逾亿。以外高桥二期为例,在整个调试期内燃用的轻柴油量就达21000t,按目前的油价,其总值高达1.4亿。若再加上燃煤和外购厂用电,项目的资金压力甚为可观。因此,尽可能地降低工程投资,对于提高机组投产后的企业竞争力也相当重要。因此,如何通过创新,全面优化进程,达到节油、节煤和节电,又好又快又安全地完成机组调试,无论对社会还是对企业,都是一项利在当前、功在长远的工作。2外高桥三期工程机组启动方式的全

14、面创新和节能减排大型超超(超临界机组启动,需要消耗大量的水、电、油、煤、蒸汽等资源,时间长,且这一阶段的风险远远高于机组的正常运行时期。而超超(超临界机组特有的氧化皮脱落以及固体颗粒侵蚀问题2也主要发生在这一阶段。另外,一般的启动阶段,基于不充分燃烧下的油烟粘性强,为防止其对电除尘极板的污染,纯燃油及煤油混烧阶段不允许投电除尘,从而大大增加了这一阶段的污染物排放。通过外高桥二期工程的实践,我们深切体会到了全面优化和改革大型超超(超临界机组的启动方式的必要性和紧迫性。通过对国内外直流锅炉不同启动方式以及相应的优、缺点和存在问题的深入研究,在理论上取得了一系列的重大突破。在此基础上,我们对传统的机

15、组启动方式进行了全面的颠覆和创新,研究并设计出了一整套全新的启动方式。在对系统做了相应改进后,从第一台锅炉的点火启动冲管阶段起便陆续进行试验并付诸实施,取得了一系列世界首创和领先的成果。2.1成功实现世界上首次不启动给水泵、静压冯伟忠外高桥三期工程1000MW超超临界机组调试期的节能减排与技术创新3(总621状态下的锅炉上水及热态水冲洗在2007年11月11日第一台机组首次冲管前,成功实现世界上首次不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及热态水冲洗,其清洗效果远远优于传统方法。在完成了水冲洗并进行第一次锅炉冲管时,锅炉汽水分离器的水质就达到了含铁量仅为131.8g/L的水平,其疏水可直接回收。这在

16、以往是不可想象的。这种水冲洗方法不用启动给水泵,也不用点火加热,节约了大量的燃料和厂用电,并且操作简单,可控性好。由于冲洗的水温高,且整个被冲洗受热面内的冲洗介质均处于汽水两相流,极大地改善了冲洗效果。而已被清洗水洗出并携带的垢污不会因为炉内燃烧加热而在向火侧内壁再出现二次沉淀(结垢。由于锅炉水质的迅速改善,在冲管过程中就能对汽水分离器的疏水进行回收,大大减少了系统的热量和工质损失。而且,由于锅炉受热面和给水泵同时得到了相当程度的预热,大大改善了启动和运行条件,缩短了锅炉的点火启动加热过程,也显著提高了系统的启动安全性。由于给水压力高,常规管板卧式高压加热器的管板极厚(1000MW超超临界双列高加的管板厚度为565/600mm,单列高加的管板厚达680/800mm,其抗热应力冲击的能力差,对投运的操作要求很高。而在静压上水和热态清洗过程中,相当于在对给水泵